Il futuro passa dal Mater-Bi

Biomateriali

Tal volta val la pena ricordare che lo sviluppo tecnologico nasce in risposta a un desiderio buono dell'uomo: quello di migliorare la qualità della vita. E tal volta lo scopo viene raggiunto senza effetti collaterali devastanti. Val la pena ricordarlo, poiché spesso, immersi nell'imperante isterismo ecologista, cediamo tutti alla facile tentazione di demonizzare qualsiasi cosa nasca da un processo industriale. In realtà negli ultimi decenni proprio la ricerca tecnologica sta mettendo gli uomini in condizione di spostarsi, scambiare informazioni e costruire oggetti, in modo sorprendentemente 'ecologico'. Fino a dieci anni fa la plastica, onnipresente nel nostro quotidiano, sembrava insostituibile. Oggi la ricerca ci consegna un'alternativa, valida, economica, assolutamente ecologica: le bioplastiche. Contengono amidi e oli vegetali. Sono frutto di reazioni chimiche e meccaniche sofisticatissime, che solo una tecnologia avanzata rende realizzabili su vasta scala e in modo economicamente sostenibile.
In Italia dal primo gennaio 2011 entrerà in vigore la norma che vieta nei supermercati l'uso dei sacchetti tradizionali a vantaggio dei nuovi shopper biodegradabili: sarà la consacrazione del Mater-Bi, materiale di origine vegetale, dall'intenso profumo di pane la cui formula è stata brevettata a Novara nei laboratori di Novamont, azienda attiva nella progettazione, nella ricerca e nella produzione di nuovi materiali da fonti rinnovabili e a basso impatto, nata da una costola di Montedison. Ne ricorda le origini Alessandro Ferlito, direttore commerciale di Novamont, con il quale abbiamo cercato di esplorare questo curioso mondo in cui la tecnologia ha costruito un ponte praticabile tra agricoltura e industria.
“Le prime applicazioni commerciali del Mater-Bi risalgono al 1990: producevamo giocattoli per cani e sacchetti biodegradabili. Dal punto di vista del peso, l'organico costituisce il 40% dei rifiuti da cucina. Materiali come il Mater-Bi consentono di chiudere il ciclo vitale dei rifiuti organici con la totale trasformazione in concime utilizzabile in agricoltura, poiché è esso stesso compostabile. Il boom per la nostra azienda ci fu quando, in concomitanza con l'emergenza rifiuti di Milano e hinterland, si aprì, in Italia, l'era della raccolta differenziata di qualità. Il nostro Paese è ad oggi tra i maggiori consumatori di sacchetti compostabili, insieme alla Scandinavia, al Nord America, al Giappone e all'Australia. Più del 50% della nostra produzione è venduta all'estero”.

La produzione si svolge a Terni, dove è stato realizzato un impianto altamente automatizzato, in grado di produrre 60.000 t all'anno di Mater-Bi. Quali sono le criticità del processo produttivo che trasforma il mais in materia plastica?

Il Mater-Bi si produce a partire dall'amido di mais, e da olii vegetali. Ciò su cui noi lavoriamo non sono composti chimici tradizionali, ma materiali di origine vegetale che in base all'andamento della stagione e alla provenienza possono avere composizione e comportamenti diversi. Questo ha imposto lo sviluppo di una tecnologia di processo molto flessibile. Altra caratteristica, dipendente sempre dal fatto che il comportamento del materiale in oggetto è variabile, è un'estrema complessità del processo. Di fatto, a differenza dei materiali plastici tradizionali, per realizzare il Mater-Bi è necessario l'utilizzo di un numero più elevato di materie prime e complessanti. In un reattore possiamo inserire fino a 20 componenti diversi, scelti e dosati in base a parametri variabili. Le ricette di produzione sono tremendamente elaborate e vanno rispettate con assoluta precisione, tramite un controllo gravimetrico continuo. In ultimo, durante la lavorazione, per garantire la stabilità del composto, ha un ruolo fondamentale la termoregolazione. Nei nostri sistemi di estrusione reattiva si possono individuare decine di zone di termoregolazione controllate da contatti statici (Scr), sia per il raffreddamento sia per il riscaldamento. La delicatezza del materiale impone inoltre che il processo non si fermi per alcun motivo, poiché un arresto degli impianti potrebbe causare la degradazione del composto. In aggiunta a tutto questo le otto linee di produzione dello stabilimento di Terni sono specializzate ciascuna nella produzione di determinati tipi di prodotto: materiali per film con vari gradi di trasparenza per lo stampaggio, per la termoforatura, per espansi.

Come funzionano queste linee produttive?

Nell'impianto di Terni abbiamo due sezioni. Nella prima sono prodotti i polimeri da monomeri di origine rinnovabile, nella seconda questi polimeri sono mescolati con gli additivi per formare il Mater-Bi. Le materie prime sono derivate dagli oli vegetali e da altri composti. Tramite trasporti pneumatici queste materie sono portate ai reattori dove avvengono i processi di polimerizzazione. Il composto viene dunque granulato, centrifugato, asciugato e trasferito in silos da dove sarà poi inviato alla linea di complessazione reattiva. In questa sezione il polimero, gli additivi, gli amidi in polvere e gli oli vegetali sono tradotti, mediante dosaggio gravimetrico, in un premiscelatore, e da qui in reattori continui, infine, continuando a subire controlli di temperatura e pressione, inviati ai silos di analisi e poi ai silos di stoccaggio.

Quali accorgimenti avete adottato a livello di sistemi di controllo dei processi?

L'intero sistema di automazione e supervisione dello stabilimento Novamont è stato progettato su specifica Novamont e implementato da Artel, un'azienda partner di Terni. Le linee destinate di produzione sono controllate da quadri di distribuzione Power Centre e da quadri locali di automazione per la gestione dell'intero sistema in versione Atex e in versione con ridondanza sincronizzata mediante l'utilizzo di plc Ge Fanuc. L'intera gestione dell'impianto è supervisionata con pc in backup caldo mediante l'utilizzo del sistema operativo di multivisione Scada Run Time Redudancy. Tutto il sistema di supervisione fa capo a due server master che memorizzano e gestiscono file dati e ricette. Il sistema consente l'automazione e la gestione remota delle linee di dosaggio, estrusione, trasporto e insaccamento, la gestione automatica delle ricette e la stampa dei dati di produzione opportunamente trattati. Il client predisposto a Novara consente di visualizzare presso la sede centrale tutto quello che accade nel server di Terni.

All'interno di un impianto così articolato, quali sistemi di sicurezza per l'operatore sono stati adottati?

Data la natura biologica delle materie che trattiamo, il pericolo di esalazioni nocive all'interno del nostro stabilimento è ridottissimo. Oltre dunque al monitoraggio del tasso di concentrazione dell'azoto negli ambienti, tramite sensori che allertano immediatamente gli operatori nel caso in cui il sistema di areazione non abbia funzionato a dovere, ciò che richiede un'attenzione particolare è piuttosto la presenza di sottoprodotti e polveri sottili, tra cui l'amido, che possono generare atmosfere potenzialmente esplosive. Nelle aree a rischio gli impianti sono realizzati a sicurezza intrinseca, cioè hanno livello di potenza elettrica inferiore all'energia minima di accensione dei solventi per cui anche in presenza di un guasto elettrico non si ha formazione di innesco. Il livello di automazione dell'impianto di Terni, a conti fatti, è tale da azzerare il contatto diretto tra operatore e materiale processato.
Un sistema di automazione e supervisione performante e affidabile come quello sviluppato da Artel e basato sui controllori Ge Fanuc può essere determinante per ottenere risultati di livello.
La ricerca condotta in questi anni sulla polimerizzazione, la partnership con Coldiretti per la selezione di colture specializzate per l'industria della trasformazione e coltivabili in territori degradati fanno parte del concetto di bioraffineria integrata nel territorio che Novamont sta promuovendo. Fare industria sostenibile e responsabile per noi, significa non solo risparmiare energia e riciclare gli scarti di produzione, ma soprattutto riqualificare il territorio in una logica di sistema.

La filiera sostenibile firmata Mater-Bi

Le applicazioni del Mater-Bi sono svariate, dalla fabbricazione dei bastoncini cotonati biodegradabili che qualche anno fa nella loro versione tradizionale furono riconosciuti come agenti inquinanti primari, alla realizzazione di costumi teatrali, come quelli confezionati da Fernanda Menéndez. Tra le aziende che hanno scelto di produrre e commercializzare prodotti realizzati con la bioplastica brevettata da Novamont, troviamo Wip, che ha lanciato i biopannolini, Cartiera Lucchese, che ha sviluppato la prima carta igienica completamente da riciclo, con involucro biodegradabile, e Ipt, che rappresenta l'interessante caso di un'azienda che al Mater-Bi è giunta dopo aver per anni prodotto shopper in polietilene. Lo scorso inverno, alcuni gruppi della grande distribuzione organizzata hanno anticipato l'entrata in vigore della norma che proibisce ai commercianti l'utilizzo di sacchetti di plastica. Ipt si è vista quindi costretta a convertire la propria produzione. Tutto il processo produttivo all'interno dello stabilimento di Scarperia, vicino Firenze, è stato dunque revisionato: le tre linee esistenti e una quarta sono a tutt'oggi in fase di allestimento. Le modifiche più significative sono state quelle di natura meccanica, con un nuovo sistema di raffreddamento della gola di alimentazione e, a livello dell'estrusore, viti e cilindri ricalibrati in funzione dei nuovi rapporti di spinta e di stiro, con gli anelli interni modificati in funzione dei nuovi rapporti di compressione. Ma anche qui i punti critici del processo sono risultati il controllo dei dosaggi, che ha richiesto l'introduzione di un sistema di alimentazione di tipo gravimetrico, e il controllo delle temperature dell'aria e dei liquidi di raffreddamento, per il quale oltre ai termostati tradizionali sono state adottate delle sonde capacitive di rilievo delle temperature del film tubolare, al fine di monitorare in tempo reale la costanza di spessore su tutta la circonferenza della bolla estrusa. Tutti questi dispositivi trasmettono i dati a un sistema di elaborazione gestito da un software che fornisce graficamente lo spessore del film prodotto, appositamente aggiornato per l'occasione.

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